Техническая реализация ЛУ на базе диодной матрицы

Диодные матрицы применяются в схемах согласования аппаратуры телемеханики с цепями внешних устройств, подлежащих контролю, а также для уменьшения количества промежуточных реле, если требуется произвести однотипную логическую операцию над большим числом входных переменных. Реализация логических операций в схемах с диодами представлена на рисунке 18. Следует отметить, что на диодах невозможно осуществить инверсию сигнала, поэтому в качестве инвертора применяется ключ на транзисторе, включённом по схеме с общим эмиттером (ОЭ).

Порядок действий в схеме логического устройства на диодной матрице: инверсия, логическое умножение, логическое сложение. Диодная матрица не допускает изменения порядка действий введением скобок, поэтому ФАЛ для диодной матрицы должна иметь вид МДНФ без вынесения подобных членов за скобки. Преобразуем выражение (3.1) и составим схему по МДНФ из получившегося выражения:

(3.2)

Схема логического устройства на диодной матрице представлена на рисунке 19. Для выполнения первого действия – инверсии - схема содержит 4 инвертора на элементах DD1…DD4. С их помощью создаются шины значений входных переменных  и , которые служат горизонталями матрицы. Всего должно быть 2ⁿ шин при n входных переменных. В рассматриваемом примере 8 горизонтальных шин. Вертикали матрицы образованы шинами, подключёнными через резисторы R1…R5 к источнику +U. Количество вертикальных шин должно быть равно числу элементарных логических произведений в уравнении ФАЛ. В рассматриваемом примере 5 вертикальных

Рисунок 19 – Схема логического автомата на диодной матрице

Для выполнения второго действия – логического умножения - диод, образующий соединение переменной в элементарном логическом произведении, подключается анодом к своей вертикальной шине, а катодом – к горизонтальной шине соответствующего значения переменной. Количество диодов, подключённых анодами к вертикальной шине, равно числу переменных в элементарном логическом произведении. В рассматриваемом примере к первой, второй и третьей вертикальным шинам подключается по три диода, а к четвёртой и пятой – по четыре. Всего используется 17 диодов VD1…VD17.

Для выполнения третьего действия – логического сложения – вертикальные шины соединяют через диоды VD18…VD22, образующие вместе с резистором R6 схему ИЛИ. В рассматриваемом примере в уравнении ФАЛ складываются пять элементарных логический произведений, следовательно, требуется пять диодов. Выходной сигнал Y снимается с резистора R6.

Схема логического устройства на диодной матрице может наращиваться далее, к общим горизонтальным шинам через соответствующие диоды могут быть подключены другие вертикальные шины для элементарных логических произведений из ФАЛ для Y2, Y3 и т.д.